(57)【要約】  被成膜面を有する基板（S）を回転させる基板ステージ（14）が真空槽（11）に設けられている。ターゲット（TA）は、酸化マグネシウムからなる被スパッタ面（TAs）を有しており、基板（S）の周方向において設けられている。基板法線（Ls）とターゲット法線（Lt）とのなす角度をターゲット（TA）の傾斜角度θと規定したとき、傾斜角度θが−５０＋φ＜θ＜−３５＋φを満たすようにターゲット（TA）が配置されている。ここで、φはφ＝arctan(Ｗ／Ｈ)で表される角度であり、Ｈは、基板（S）の中心からターゲット（TA）の中心までの高さを表し、Ｗは、基板（S）の中心からターゲット（TA）の中心までの幅を表している。
2011122411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタ装置であって、
被成膜面を有する円板状の基板を該基板の周方向に回転させる基板ステージが内部に設けられた真空槽と、
酸化マグネシウムからなり前記真空槽の内部に露出する被スパッタ面を有し、前記基板の周方向に設けられたターゲットとを備え、
前記基板の被成膜面に対する法線と前記ターゲットの被スパッタ面に対する法線とのなす角度を傾斜角度θとし、
前記被スパッタ面が前記被成膜面と相対向して前記被スパッタ面に対する法線と前記被成膜面に対する法線とが平行であるときの前記ターゲットの傾斜角度θを「０°」とし、
前記被スパッタ面が前記被成膜面の内側に向くときの前記傾斜角度θを正とし、
前記被スパッタ面が前記被成膜面の外側に向くときの前記傾斜角度θを負とし、
前記基板の中心から前記ターゲットの中心までの高さをＨとし、
前記基板の中心から前記ターゲットの中心までの幅をＷとし、
前記高さＨと前記幅Ｗとによって表される角度φをφ＝arctan(Ｗ／Ｈ)と規定するとき、
前記ターゲットの傾斜角度θが、
−５０＋φ＜θ＜−３５＋φ
を満たすようにターゲットが配置されていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスパッタ装置において、
前記真空槽の内部の圧力が、１０ｍＰａ以上且つ１３０ｍＰａ以下であることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項３】
スパッタ装置であって、
被成膜面を有する円板状の基板を該基板の周方向に回転させる基板ステージが内部に設けられた真空槽と、
酸化マグネシウムからなり前記真空槽の内部に露出する被スパッタ面を有し、前記基板の周方向に配列された複数のターゲットとを備え、
前記被スパッタ面の中心点に最も近い基板周縁上の点を近接点とし、
前記被スパッタ面の中心点と前記基板の近接点とを通る直線が前記基板の被成膜面となす角度を最近接入射角度とし、
前記被スパッタ面の中心点から最も遠い基板周縁上の点を遠方点とし、
前記被スパッタ面の中心点と前記基板の遠方点とを通る直線が前記基板の被成膜面となす角度を最遠方入射角度と規定するとき、
前記複数のターゲットの各々の前記最近接入射角度が他のターゲットの前記最遠方入射角度よりも小さくなるように複数のターゲットが配置されており、該複数のターゲットが同時にスパッタされることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のスパッタ装置において、
前記基板の被成膜面に対する法線と前記各ターゲットの被スパッタ面に対する法線とのなす角度を傾斜角度θとし、
前記被スパッタ面が前記被成膜面と相対向して前記被スパッタ面に対する法線と前記被成膜面に対する法線とが平行であるときの前記各ターゲットの傾斜角度θを「０°」とし、
前記被スパッタ面が前記被成膜面の内側に向くときの前記傾斜角度θを正とし、
前記被スパッタ面が前記被成膜面の外側に向くときの前記傾斜角度θを負とし、
前記基板の中心から前記各ターゲットの中心までの高さをＨとし、
前記基板の中心から前記各ターゲットの中心までの幅をＷとし、
前記高さＨと前記幅Ｗとによって表される角度φをφ＝arctan(Ｗ／Ｈ)と規定するとき、
前記各ターゲットの傾斜角度θが、
−５０＋φ＜θ＜−３５＋φ
を満たすようにターゲットが配置されていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のスパッタ装置において、
前記真空槽の内部の圧力が、１０ｍＰａ以上且つ１３０ｍＰａ以下であることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載のスパッタ装置において、
前記基板の被成膜面に対する法線と前記各ターゲットの被スパッタ面に対する法線とのなす角度である傾斜角度が、前記複数のターゲットにおいて互いに同一であることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項７】
前記複数のターゲットが前記基板の周方向に等配されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を回転しつつ基板の回転軸上とは異なる位置に中心点を有するターゲットをスパッタするスパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１に記載のように、トンネル磁気抵抗効果を利用したトンネル磁気抵抗素子が知られている。トンネル磁気抵抗素子は一般に、磁化の向きが固定された固定強磁性層と、外部磁場により磁化の向きが自由に変更可能な自由強磁性層と、これら固定強磁性層と自由強磁性層とに挟まれたトンネル障壁層とが積層された構成を有している。そして、自由強磁性層の磁化の向きが固定強磁性層の磁化の向きと平行になる場合にトンネル障壁層における電子の透過確率が高くなる。このため、トンネル磁気抵抗値が相対的に低くなる。他方、自由強磁性層の磁化の向きが固定強磁性層の磁化の向きと反平行になる場合にトンネル障壁層における電子の透過確率が低くなる。このため、トンネル磁気抵抗値が相対的に高くなる。それゆえ、トンネル磁気抵抗値が低い状態とトンネル磁気抵抗値が高い状態とを１つのトンネル磁気抵抗素子に選択的に記憶させることができる。すなわち、１つのトンネル磁気抵抗素子に１ビットの情報を記憶させることが可能になる。【０００３】
上記磁気抵抗効果を発現させるためには、２つの強磁性層に挟まれたトンネル障壁層として数ｎｍの厚さの薄膜が一般に必要とされている。数ｎｍの厚さの薄膜を均一に形成するためには、例えば特許文献２に記載のような斜入射型のスパッタ装置が広く用いられている。図９は、斜入射型のスパッタ装置におけるターゲットと基板との配置を示す模式図である。図９に示されるように、斜入射型のスパッタ装置においては、基板１０１の被成膜面１０１ｓに対する法線Ｌ１とターゲット１０２の被スパッタ面１０２ｓに対する法線Ｌ２とが所定の角度θｔをなすようにターゲット１０２が配置されている。そして基板１０１の厚さ方向に延びる中心軸Ｃを回転軸として基板１０１が回転しつつ、該回転軸上とは異なる位置に中心点を有するターゲット１０２がスパッタされる。【０００４】
この際、ターゲット１０２の被スパッタ面１０２ｓからスパッタされるスパッタ粒子の個数は、被スパッタ面１０２ｓの面内で必ずしも均一ではなく、むしろ被スパッタ面１０２ｓの近傍に形成されるプラズマの密度の分布に応じて被スパッタ面１０２ｓの面内で偏りが生じる。そのため、基板１０１の被成膜面１０１ｓがターゲット１０２の被スパッタ面１０２ｓに対して相対向して静止した状態でターゲット１０２がスパッタされるとすれば、被スパッタ面１０２ｓの面内におけるスパッタ粒子の放出分布に合わせて膜厚の分布に偏りが生じてしまう。これに対して、上述のように基板１０１が回転する構成であれば、被スパッタ面１０２ｓ内におけるスパッタ粒子の分布が基板１０１の周方向に分散されるので、膜厚の分布が均一になる。それゆえに、斜入射型のスパッタ装置によれば、基板１０１が回転しない構成と比べて、基板１０１の被成膜面１０１ｓにおいて高い膜厚均一性を得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４１７１６号公報
【特許文献２】特開２００５−３４０７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、トンネル磁気抵抗素子の出力電圧を評価する指標としては、磁気抵抗比（ＭＲ比）が一般に用いられている。ここで、２つの強磁性層の磁化の向きが互いに平行であるときのトンネル磁気抵抗値をＲｐとし、２つの強磁性層の磁化の向きが互いに反平行であるときのトンネル磁気抵抗値をＲａｐとするとき、ＭＲ比は、以下の式（Ａ）によって定義される。このＭＲ比が大きいほどトンネル磁気抵抗素子の出力電力が大きくなるため、微細化や高性能化が求められる上記デバイスには、ＭＲ比を高くする技術が望まれている。
（Ｒａｐ−Ｒｐ）／Ｒｐ  …式（Ａ）
近年では、上記ＭＲ比を高くする技術の１つとして、トンネル障壁層に（００１）配向の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜を用いることが知られている。【０００７】
図１０は、上記斜入射型のスパッタ装置において被スパッタ面１０２ｓの中心点１０２ｃから放出されたスパッタ粒子ＳＰの基板１０１に対する入射角度を示す模式図である。図１０に示されるように、斜入射型のスパッタ装置によってＭｇＯ膜が形成されるとき、中心軸Ｃ付近の基板１０１の領域Ｚｃでは、被成膜面１０１ｓに対する被スパッタ面１０２ｓの相対的な位置が基板１０１の回転に応じて基板１０１の周方向に変わる。そのため、領域Ｚｃに到達するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θｃを構成する角度成分のうち、基板１０１の周方向に沿う角度成分が基板１０１の回転に応じて変化するようになる。さらに、基板１０１の外縁付近の領域Ｚｅにおいては、被成膜面１０１ｓに対する被スパッタ面１０２ｓの相対的な位置が、基板１０１の回転に応じて、基板１０１の周方向の他、基板１０１の径方向にも大きく異なる。その結果、領域Ｚｅに到達するスパッタ粒子ＳＰの入射角度を構成する角度成分は、上記領域Ｚｃの場合と比較して、さらに大きくばらつくことになる。【０００８】
例えば、上記領域Ｚｅのうち、被スパッタ面１０２ｓの中心点１０２ｃに最も近い周縁上の点１０１ａにおいて、中心点１０２ｃと点１０１ａとを通る直線と、被成膜面１０１ｓの法線Ｌ１とがなす角度を、最近接入射角度θｅａとする。また、被スパッタ面１０２ｓの中心点１０２ｃから最も遠い周縁上の点１０１ｂにおいて、中心点１０２ｃと点１０１ｂとを通る直線と、被成膜面１０１ｓの法線Ｌ１とがなす角度を、最遠方入射角度θｅｂとする。これら最近接入射角度θｅａと最遠方入射角度θｅｂとの差は、中心点１０２ｃを頂点とした立体角θｓにて近似される。そして、ターゲット１０２が上述のように配置された条件の下では、基板１０１の周縁上の各点に到達するスパッタ粒子ＳＰの入射角度に、最近接入射角度θｅａと最遠方入射角度θｅｂとの差に相当するばらつきが基板１０１の回転に応じて発生する。【０００９】
ここで、基板１０１の被成膜面（表面）１０１ｓに対するスパッタ粒子ＳＰの入射角度は、基板１０１の被成膜面１０１ｓ上におけるスパッタ粒子ＳＰの配置を決定する一つの要素であるとともに、ＭｇＯ膜の配向性を決定する重要な要素でもある。そのため、上述のように基板１０１が１回転する期間内で入射角度が常に異なることになれば、ＭｇＯ膜の（００１）配向のピーク強度が弱められてしまう。特に、基板１０１周縁付近においてピーク強度の弱められる程度が大きくなる。ひいては、基板１０１に形成されるトンネル磁気抵抗素子のＭＲ比を高めることに対して大きな妨げになる。【００１０】
また、ＭｇＯ膜の膜特性では、上述した配向性の他、基板の面内における膜厚の均一性も、磁気抵抗素子のＭＲ比を決定する重要な要素である。このため、トンネル障壁層にＭｇＯ膜を用いてＭＲ比を向上することが強く求められる場合には、基板の面内におけるＭｇＯ膜の配向強度の向上とその面内分布の均一性に加えて、基板面内におけるＭｇＯ膜の膜厚分布の均一性を得ることが、ＭｇＯ膜の膜特性の面内分布を向上する上で切望されている。【００１１】
なお、こうした膜特性の面内分布に係る問題は、上記磁気抵抗素子のトンネル障壁層としてＭｇＯ膜を用いる場合に限らず、他の素子やデバイスにＭｇＯ膜を用いる場合であっても共通して生じるものである。つまり、ＭｇＯ膜の膜特性の面内分布の向上は、トンネル障壁層以外であっても、ＭｇＯ膜を利用する素子やデバイスの性能向上に寄与することが大きい。【００１２】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＭｇＯ膜の膜特性の面内分布を向上可能なスパッタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。【００１４】
本発明の第一の態様は、被成膜面を有する円板状の基板を該基板の周方向に回転させる基板ステージが内部に設けられた真空槽と、酸化マグネシウムからなり前記真空槽の内部に露出する被スパッタ面を有し、前記基板の周方向に設けられたターゲットとを備え、前記基板の被成膜面に対する法線と前記ターゲットの被スパッタ面に対する法線とのなす角度を傾斜角度θとし、前記被スパッタ面が前記被成膜面と相対向して前記被スパッタ面に対する法線と前記被成膜面に対する法線とが平行であるときの該ターゲットの傾斜角度θを「０°」とし、前記被スパッタ面が前記被成膜面の内側に向くときの傾斜角度θを正とし、前記被スパッタ面が前記被成膜面の外側に向くときの傾斜角度θを負とし、前記基板の中心から前記ターゲットの中心までの高さをＨとし、前記基板の中心から前記ターゲットの中心までの幅をＷとし、前記高さＨと前記幅Ｗとによって表される角度φをφ＝arctan(Ｗ／Ｈ)と規定するとき、前記ターゲットの傾斜角度θが、−５０＋φ＜θ＜−３５＋φを満たすようにターゲットが配置されていることをその要旨とする。【００１５】
上記第一の態様によれば、ターゲットの構成材料にかかわらず、基板中心に対するターゲット中心の相対的な位置が、上記角度φによって規定される。【００１６】
一般に被スパッタ面から放出されるスパッタ粒子の放出頻度は、被スパッタ面に対する法線と該被スパッタ面から放出されたスパッタ粒子の進行方向とのなす角度（放出角度）に応じて偏る。この点を考慮して、上記の傾斜角度θが、ターゲットの被スパッタ面において相対的に放出頻度が高い放出角度（高放出角度）で規定される方向と被成膜面とのなす角度として規定されている。【００１７】
本発明者らは、酸化マグネシウムからなるターゲットにおいて相対的に放出頻度が高い放出角度を数値計算や実測等に基づいて約２５°であることを特定した。さらに、本発明者らは、基板の面内において膜特性の良好な分布を得るべく、基板中心に対してターゲット中心を何処に配置するか、また高放出角度で規定される方向を被成膜面に対してどのように向けるかということに関して鋭意研究を重ねた。そして、上記角度φと傾斜角度θとの間において下記式（１）に示される関係が満たされる場合に、基板の面内において膜特性の良好な分布が得られることを見出した。ここで言う良好な分布とは、膜厚分布が基板の面内において±１％以下である特に良好な範囲が含まれる。【００１８】
−５０＋φ＜θ＜−３５＋φ  …式（１）
なお、上式（１）は、高さＨ及び幅Ｗの二つのパラメータによって規定されるターゲットの位置と、その位置におけるターゲットの傾斜角度θとの間の関係を規定したものである。この関係式は、以下に述べる二つの典型的な場合について実際に膜厚分布を検証することによって導き出されている。ちなみに、以下に述べる二つの典型的な場合以外についても上式（１）の関係が満たされる場合には、良好な膜厚分布が得られることが確認された。逆に、上式（１）の関係を満たさない傾斜角度θの場合には良好な膜厚分布が得られないことも確認された。なお、上記関係式の導出に至った一つの典型的な例とは、ターゲット高さが比較的小さくかつターゲット幅が比較的大きい場合であって、基板中心に対してターゲット中心が横方向にずれている場合である。また他の典型的な例とは、ターゲット高さが比較的大きくかつターゲット幅が比較的小さい場合であって、基板中心に対してターゲット中心が縦方向にずれている場合である。【００１９】
例えば、上記高さＨを１７０ｍｍ、上記幅Ｗを１９０ｍｍとして、高さＨと幅Ｗとから求められる角度φを算出する。そして、異なる傾斜角度θにおいて膜特性の分布を実際に評価して、これら得られた膜特性の分布のうち膜特性の分布が良好となるようなターゲット傾斜角度θを膜厚分布に基づいて求めた。このとき、膜特性の良好な分布が得られる場合には、高放出角度で規定される方向と被成膜面の法線方向とのなす角度である（９０−２５）＋θと、この角度と角度φとの差である（９０−２５）＋θ−φが、約１５°以上であることが判明した。【００２０】
また例えば、高さＨを２１０ｍｍ、幅Ｗを１３０ｍｍとするときには、膜特性の良好な分布が得られる場合として、被成膜面の法線方向と高放出方向とのなす角度である（９０−２５）＋θと、この角度と角度φとの差である（９０−２５）＋θ−φが、約３０°以下であることが判明した。【００２１】
さらに、これら以外の位置にターゲットを配設した場合において、上述と同様に角度φが求められるとともに、良好な膜厚分布が得られるターゲットの傾斜角度が求められた。そして各傾斜角度が、１５°＜６５＋θ−φ＜３０°を満たしていること、すなわち上記式（１）を満たしていることが分かった。これらの結果から、良好な膜厚分布を得ることが可能な基板位置とターゲットの傾斜角度θとの関係として上記式（１）に示される関係が経験則として得られた。【００２２】
他方、上記高さＨと幅Ｗとにより規定される傾斜角度の範囲外にターゲットを傾斜させることにより、良好な膜厚分布が得られないことも確認された。例えば、高さＨを１９０ｍｍ、幅Ｗを１６０ｍｍとする場合、良好な膜厚分布が得られるターゲット傾斜角度θは、−９．９°＜θ＜５．１°であった。こうしたターゲットの配置において、上記傾斜角度θの至適範囲に含まれない角度である６°を選択すると、形成されたＭｇＯ膜の膜厚分布は約±５％であった。結局のところ、あるターゲットの配設位置に対して、該ターゲットの傾斜角度θが上述の式（１）を満たさない角度である場合、良好な膜厚分布が得られないことが認められた。それゆえに、この経験式が有効であると言える。【００２３】
このように本発明者らは、上述した観点から酸化マグネシウムの放出頻度を放出角度毎に鋭意研究するなかで、上記傾斜角度θが−５０＋φ＜θ＜−３５＋φを満たす範囲にあれば、良好な膜厚の均一性が得られることを見出した。上記本発明の第一の態様では、被成膜面に対する法線と被スパッタ面に対する法線とのなす角度θが−５０＋φ＜θ＜−３５＋φである。これによれば、酸化マグネシウム膜における膜厚の分布に関して均一化を図ることができるようになる。【００２４】
本発明の第二の態様は、被成膜面を有する円板状の基板を該基板の周方向に回転させる基板ステージが内部に設けられた真空槽と、酸化マグネシウムからなり前記真空槽の内部に露出する被スパッタ面を有し、前記基板の周方向に配列された複数のターゲットとを備え、前記被スパッタ面の中心点に最も近い基板周縁上の点を近接点とし、前記被スパッタ面の中心点と該基板の近接点とを通る直線が前記基板の被成膜面となす角度を最近接入射角度とし、前記被スパッタ面の中心点に最も遠い基板周縁上の点を遠方点として、前記被スパッタ面の中心点と該基板の遠方点とを通る直線が前記被成膜面となす角度を最遠方入射角度と規定するとき、前記複数のターゲットの各々の前記最近接入射角度が他のターゲットの前記最遠方入射角度よりも小さくなるように前記複数のターゲットが配置されており、該複数のターゲットが同時にスパッタされることを要旨とする。【００２５】
単一のターゲットにおける被スパッタ面の中心点を基板の回転軸とは異なる位置に配置して基板を回転させつつターゲットをスパッタする場合、基板周縁上の点に堆積するスパッタ粒子の多くは、被スパッタ面の中心点から基板周縁上の点までの距離に応じて下記（Ａ）（Ｂ）のような入射角度を有する。そのため、単一のターゲットを用いて成膜する場合には、基板が１回転することによって、はじめて基板周縁上の全体にわたり下記（Ａ）又は下記（Ｂ）のスパッタ粒子が堆積する。
（Ａ）ターゲットから近い基板上の点に入射角度の小さいスパッタ粒子が堆積する。
（Ｂ）ターゲットから遠い基板上の点に入射角度の大きいスパッタ粒子が堆積する。【００２６】
一方、回転周期の途中で成膜が終了する場合には、基板の最終周回において、上記（Ａ）のスパッタ粒子が堆積しない部分、又は上記（Ｂ）のスパッタ粒子の堆積しない部分が基板周縁上に形成されてしまう。また、スパッタによる成膜処理の実施中においても、基板の回転周期に応じて、基板に対する入射角度の異なる膜堆積が行われることとなり、配向性の向上にとっては障害となる。それゆえに、スパッタ粒子の配置の規則性、ひいてはスパッタ粒子の堆積によって形成される薄膜の配向性が大きく失われることになる。【００２７】
この点、上記第二の態様においては、基板の周方向に複数の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）ターゲットが配置され、且つ、複数のターゲット各々の最近接入射角度が他のターゲットの最遠方入射角度よりも小さい。このような構成であれば、各ターゲットに近い基板周縁上の部分に対し入射角度の小さいスパッタ粒子が同時に堆積し、且つ、各ターゲットから遠い基板周縁上の部分に対し入射角度の大きいスパッタ粒子が同時に堆積する。そのため、基板が１回転する途中であっても、基板周縁上の全体にわたり、上記（Ａ）又は上記（Ｂ）のスパッタ粒子が堆積する。それゆえに、回転周期の途中で成膜が終了する場合に、上記（Ａ）のスパッタ粒子が堆積しない部分の面積、又は上記（Ｂ）のスパッタ粒子の堆積しない部分の面積を、複数のターゲットの使用によって縮小することが可能である。その結果、所望の配向性が上記（Ａ）のスパッタ粒子によって得られる場合であれ、所望の配向性が上記（Ｂ）のスパッタ粒子によって得られる場合であれ、基板周縁上における配向性の強度を高めることが可能である。【００２８】
また、単一のターゲットにおける被スパッタ面の中心点を基板の回転軸とは異なる位置に配置して基板を回転させつつターゲットをスパッタする場合、基板の中心点に堆積するスパッタ粒子の入射方向は、基板の周方向の成分が基板の回転角度に応じて異なる。そのため、基板周縁上におけるスパッタ粒子の入射角度と比較すればばらつきが小さいものの、基板の中心点におけるスパッタ粒子の入射角度も、基板が１回転することによって、はじめて同一の入射角度となる。この点、上記第二の態様においては、基板の周方向に複数のターゲットが配置される。このため、基板が１回転する途中であっても、基板の中心点付近では、基板の周方向の角度成分が同一もしくはほとんど同一となる入射方向でスパッタ粒子が到達する。その結果、基板の中心点付近における配向性の強度を高めることも可能である。【００２９】
本発明の第三の態様は、上記第二の態様のスパッタ装置において、前記基板の被成膜面に対する法線と前記ターゲットの被スパッタ面に対する法線とのなす角度を傾斜角度θとし、前記被スパッタ面が前記被成膜面と相対向して前記被スパッタ面に対する法線と前記被成膜面に対する法線とが平行であるときの該ターゲットの傾斜角度θを「０°」とし、前記被スパッタ面が前記被成膜面の内側に向くときの傾斜角度θを正とし、前記被スパッタ面が前記被成膜面の外側に向くときの傾斜角度θを負とし、前記基板の中心から前記ターゲットの中心までの高さをＨとし、前記基板の中心から前記ターゲットの中心までの幅をＷとし、前記高さＨと前記幅Ｗとによって表される角度φをφ＝arctan(Ｗ／Ｈ)と規定するとき、前記ターゲットの傾斜角度θは、−５０＋φ＜θ＜−３５＋φを満たすようにターゲットが配置されていることをその要旨とする。【００３０】
単一のターゲットを用いて成膜する場合には、基板が１回転する毎に、上記（Ａ）のスパッタ粒子と上記（Ｂ）のスパッタ粒子とが放出頻度に相当する厚さで基板周縁上の全体にわたり堆積する。その結果、上記（Ａ）の頻度と上記（Ｂ）の頻度とがどの様な割合であっても、成膜が終了するまでの間、放出頻度の高いスパッタ粒子と放出頻度の低いスパッタ粒子とが、基板周縁上の点に交互に堆積することになる。【００３１】
この点、上記第三の態様によれば、上記（Ａ）のスパッタ粒子と上記（Ｂ）のスパッタ粒子とが基板周縁上の点に対して互いに異なるターゲットから同時に放出される。この際、近くのターゲットから放出された入射角度の小さいスパッタ粒子は、被成膜面に到達する前に、特に下記（Ｃ１），（Ｃ２）の粒子との衝突によって散乱される。
（Ｃ１）被スパッタ面からスパッタ粒子を放出させるためのガス
（Ｃ２）他のターゲットから放出された入射角度の大きいスパッタ粒子
一方、遠くのターゲットから放出された入射角度の大きいスパッタ粒子は、被成膜面に到達する前に、特に下記（Ｃ３）〜（Ｃ５）の粒子との衝突によって散乱される。
（Ｃ３）被スパッタ面からスパッタ粒子を放出させるためのガス
（Ｃ４）他のターゲットから放出された入射角度の大きいスパッタ粒子
（Ｃ５）他のターゲットから放出された入射角度の小さいスパッタ粒子
上述のように入射角度の大きいスパッタ粒子は、入射角度の小さいスパッタ粒子と比較して、衝突対象となる粒子（上記（Ｃ３）〜（Ｃ５））が多いため、また被成膜面に到達するまでの距離が長いため、散乱されやすくなる。そのゆえに、入射角度の小さいスパッタ粒子は、入射角度の大きいスパッタ粒子と比較して被成膜面に堆積しやすくなる。そこで、放出頻度の高い放出角度で放出されたスパッタ粒子が小さい入射角度で到達するように、被成膜面に対して被スパッタ面を配置する構成とすれば、小さい入射角度を有したスパッタ粒子を、より多く基板周辺上に到達させることが可能になるとともに、小さい入射角度を有したスパッタ粒子による配向性の強度が高くなる。【００３２】
本発明者は、酸化マグネシウムからなるターゲットにおいて相対的に放出頻度が高い放出角度を数値計算や実測等に基づいて約２５°であることを特定するとともに、相対的に放出頻度が高い放出角度で放出された粒子を小さい入射角度で入射させるという観点から上記傾斜角度の範囲を鋭意研究した。そして上記傾斜角度θが「−５０＋φ＜θ＜−３５＋φ」であれば、高い強度の（００１）配向並びにその基板面内における良好な均一性、及び良好な膜厚の均一性が得られることを見出した。上記第三の態様によれば、被成膜面に対する法線と被スパッタ面に対する法線とのなす角度θが「−５０＋φ＜θ＜−３５＋φ」である。これによれば、酸化マグネシウム膜における膜厚の分布に関して均一化が図れるとともに、高い強度の（００１）配向が基板面内で均一に得られるようにもなる。【００３３】
本発明の第四の態様は、上記第一〜第三の態様のスパッタ装置において、前記真空槽の内部の圧力が、１０ｍＰａ以上且つ１３０ｍＰａ以下であることを要旨とする。【００３４】
真空槽の内部の圧力が高くなれば、上記（Ｃ１）〜（Ｃ５）のような粒子同士によるスパッタ粒子の散乱が起こりやすくなる。一方、真空槽の内部の圧力が低くなれば、上記（Ｃ１）〜（Ｃ５）のような粒子同士によるスパッタ粒子の散乱が起こり難くなる。放出頻度の高い放出角度で放出されたスパッタ粒子が小さい入射角度で到達するように、被成膜面に対して被スパッタ面を配置する構成においては、上記（Ｃ１）（Ｃ２）に由来する散乱が少なく、且つ、上記（Ｃ３）〜（Ｃ５）に由来する散乱が多い程、上述のような効果が顕著なものとなる。【００３５】
本発明者は、上述した観点から成膜圧力と酸化マグネシウム膜の（００１）配向の強度とを鋭意研究するなかで、成膜圧力が１０ｍＰａ以上且つ１３０ｍＰａ以下であれば、より良好な膜特性が得られることを見出した。上記第四の態様では、成膜圧力が１０ｍＰａ以上且つ１３０ｍＰａ以下であるため、酸化マグネシウム膜の膜特性を、より向上させることが可能である。【００３６】
本発明の第五の態様は、上記第二〜第四の態様のスパッタ装置において、前記基板の被成膜面に対する法線と前記ターゲットの被スパッタ面に対する法線とのなす角度である傾斜角度θが、前記各ターゲットにおいて互いに同一であることを要旨とする。【００３７】
上記第五の態様によれば、複数のターゲットの各々の傾斜角度θが同一であるため、基板が１回転する途中でも、上記（Ａ）のスパッタ粒子が堆積する部分、又は上記（Ｂ）のスパッタ粒子の堆積する部分の配向性が基板周縁上において実質的に同じとなる。それゆえに、配向性の強度、及び配向性の面内均一性をより確実に高めることが可能となる。【００３８】
本発明の第六の態様は、上記第二〜第五の態様のスパッタ装置において、前記複数のターゲットが前記基板の周方向に等配されていることを要旨とする。【００３９】
上記第六の態様のスパッタ装置によれば、複数のターゲットが基板周縁上に等間隔で配置されるため、同一の入射角度を有するスパッタ粒子が基板周縁上に等間隔で到達するようになる。そのため、基板周縁における配向性の偏りを、より軽減させることが可能であり、ひいては配向性の面内均一性を、より高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態に係るスパッタ装置の概略構成図、（ｂ）は（ａ）のスパッタ装置において基板とターゲットとの位置関係を示す平面図。
【図２】（ａ）は酸化マグネシウムターゲットの被スパッタ面から放出されるスパッタ粒子の放出角度分布を示す模式図、（ｂ）は金属ターゲットの被スパッタ面から放出されるスパッタ粒子の放出角度分布を示す模式図。
【図３】図１のスパッタ装置に設けられるターゲットの被スパッタ面の中心点から放出されたスパッタ粒子が基板に入射する角度を示す模式図。
【図４】基板中心からの距離と配向性強度との関係を示すグラフ。
【図５】基板中心からの距離と磁気抵抗比の関係を示すグラフ。
【図６】基板中心からの距離と配向性強度との関係を示すグラフ。
【図７】チルト角と膜厚均一性との関係を示すグラフ。
【図８】チルト角と膜厚均一性との関係を示すグラフ。
【図９】従来のスパッタ装置の概略構成図。
【図１０】従来のスパッタ装置においてターゲットの被スパッタ面の中心点から放出されたスパッタ粒子が基板に入射する角度を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明のスパッタ装置を具現化した第一の実施の形態について、図１〜図６を参照して説明する。
【００４２】
図１は、スパッタ装置の概略構成を示している。図１（ａ）に示されるように、スパッタ装置１０は真空槽１１を含む。この真空槽１１には、クライオポンプ等から構成されて真空槽１１の内部空間を排気する排気装置１２が連結されている。この排気装置１２と真空槽１１との間には、真空槽１１の内部圧力を検出する圧力検出装置ＶＧが接続されている。排気装置１２が稼働すると真空槽１１の内部が減圧されるとともに、このときの内部圧力が圧力検出装置ＶＧによって検出される。
【００４３】
真空槽１１には、マスフローコントローラ等から構成され、所定流量のアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスを真空槽１１内に供給するガス供給装置１３が連結されている。排気装置１２による定常的な排気処理が実施されているとき、ガス供給装置１３が真空槽１１内に希ガスを供給することで、真空槽１１内が所定の圧力、例えば１０ｍＰａ以上且つ１３０ｍＰａ以下に調整される。
【００４４】
真空槽１１の内部空間における底部側には、円板状の基板Ｓを保持する基板ステージ１４が配置されている。この基板ステージ１４は、該基板ステージ１４共々基板Ｓを回転させる基板回転装置１５の出力軸に連結されている。基板回転装置１５は、基板ステージ１４を回転させることによって、基板Ｓの表面に対する法線Ｌｓに平行であって基板Ｓの中心を通る基板回転軸線ＡＲＴを中心として、基板Ｓをその周方向に回転させる。この状態で基板Ｓに向けて飛行するスパッタ粒子の到達位置が基板Ｓの全周に渡り分散されることによって、基板Ｓ上における堆積物の膜厚均一性が高められる。なお、基板ステージ１４に保持される基板Ｓは、例えばシリコン（Ｓｉ）基板、アルチック（ＡｌＴｉＣ）基板、あるいはガラス基板から構成されている。基板Ｓは、該基板Ｓ上における堆積物の配向性を得るように形成された被成膜面を有する。例えば堆積物が酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜である場合、該ＭｇＯ膜の（００１）配向を得るために、基板Ｓの被成膜面は非晶質のコバルト鉄ボロン（ＣｏＦｅＢ）によって形成されている。
【００４５】
真空槽１１の内部空間には、有底筒状の防着板１６が基板Ｓの外周に沿って配設されている。防着板１６は、基板ステージ１４の周囲や真空槽１１の底部側に向かって飛行するスパッタ粒子が、基板ステージ１４や真空槽１１に付着することを抑制する。
【００４６】
真空槽１１の天部には、真空槽１１の内部空間にプラズマを生成するカソード２０が搭載されている。カソード２０はバッキングプレート２１を含み、このバッキングプレート２１には例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する高周波電源ＧＥが電気的に接続されている。また、バッキングプレート２１には、基板Ｓと対向する第１ターゲットＴＡが電気的に接続されている。第１ターゲットＴＡは、例えばＭｇＯを主成分とする被スパッタ面ＴＡｓを含み、この被スパッタ面ＴＡｓは、真空槽１１の内部空間に露出している。第１ターゲットＴＡは、該第１ターゲットＴＡの被スパッタ面ＴＡｓに対する法線Ｌｔと、基板Ｓの被成膜面に対する法線Ｌｓとのなす傾斜角度、すなわち、第１ターゲットＴＡの被スパッタ面ＴＡｓと基板Ｓの被成膜面とのなすチルト角θが例えば２２°となるように配置されている。以下では、法線Ｌｔを「ターゲット法線Ｌｔ」といい、法線Ｌｓを「基板法線Ｌｓ」という。
【００４７】
なお、ターゲット法線Ｌｔと基板法線Ｌｓとが平行であるときのチルト角θを「０°」とし、図１に示されるように被スパッタ面ＴＡｓが被成膜面の内側に向くときのチルト角θを正とし、被スパッタ面ＴＡｓが被成膜面の外側に向くときのチルト角θを負とする。
【００４８】
バッキングプレート２１を介して第１ターゲットＴＡの反対側には磁気回路２２が配設されている。高周波電源ＧＥからの高周波電力がバッキングプレート２１に供給された状態で磁気回路２２が駆動されると、第１ターゲットＴＡの被スパッタ面ＴＡｓには磁気回路２２によってマグネトロン磁場が形成される。そして、第１ターゲットＴＡの被スパッタ面ＴＡｓ近傍のプラズマ生成にマグネトロン磁場が寄与することによってプラズマが高密度化されて、被スパッタ面ＴＡｓが希ガスのイオンでスパッタされる。
【００４９】
図１（ｂ）に示されるように、本実施の形態におけるスパッタ装置１０の真空槽１１には、第１ターゲットＴＡの他に、第２ターゲットＴＢ及び第３ターゲットＴＣが搭載されている。第２ターゲットＴＢ及び第３ターゲットＴＣは、第１ターゲットＴＡと同一の構成材料からなる被スパッタ面を有して該被スパッタ面を真空槽１１の内部空間に露出している。また、第２ターゲットＴＢ及び第３ターゲットＴＣの各々は、第１ターゲットＴＡの被スパッタ面と同様に、被ターゲット法線Ｌｔと基板法線Ｌｓとの成す角度であるチルト角θが例えば２２°となるように配置されている。また、第２ターゲットＴＢ及び第３ターゲットＴＣの各々は、第１ターゲットＴＡと同様に、バッキングプレート、高周波電源、及び磁気回路とともにカソードを構成している。
【００５０】
第１ターゲットＴＡ、第２ターゲットＴＢ、及び第３ターゲットＴＣは、各々の中心ＴＡｃ，ＴＢｃ，ＴＣｃと基板Ｓの中心点Ｐｃとの距離が互いに等しく、且つ、基板Ｓの周方向に沿って等間隔に配置（等配）されている。つまり、第１ターゲットＴＡ、第２ターゲットＴＢ、及び第３ターゲットＴＣの各々の中心ＴＡｃ，ＴＢｃ，ＴＣｃは、基板回転軸線ＡＲＴと平行な方向から見て、基板Ｓと同心の仮想円ＣＴ上に配置されている。加えて、基板回転軸線ＡＲＴと平行な方向から見て、基板Ｓの中心角を３等分する直線ＬＣａ，ＬＣｂ，ＬＣｃのうち、直線ＬＣａ上に第１ターゲットＴＡの中心ＴＡｃが、直線ＬＣｂ上に第２ターゲットＴＢの中心ＴＢｃが、直線ＬＣｃ上に第３ターゲットＴＣの中心ＴＣｃがそれぞれ位置している。なお、直線ＬＣａ，ＬＣｂ，ＬＣｃが他の直線となす角度θｔｒｉは１２０°である。
【００５１】
ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの近傍には、基板Ｓと対向し該基板Ｓの上方を覆うドーム状のシャッタ３１が基板ステージ１４の直上に配置されている。シャッタ３１は、該シャッタ３１を回転駆動するシャッタ回転装置３２の出力軸に連結されている。シャッタ３１は、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの被スパッタ面の略全体を基板Ｓに対して同時に露出可能にする複数の開口部３１Ｈを有する。シャッタ回転装置３２は、基板回転軸線ＡＲＴを中心にシャッタ３１を回転して各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの被スパッタ面にシャッタ３１の各開口部３１Ｈを対向させる。この状態でバッキングプレート２１へ高周波電力が供給されると、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣのスパッタが可能となる。バッキングプレート２１へ高周波電力を供給せず各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣをスパッタしないときには、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの被スパッタ面がシャッタ３１により覆われる。従って、被スパッタ面の汚染が抑制される。
【００５２】
スパッタ装置１０には、排気装置１２による減圧処理、ガス供給装置１３によるガス供給処理、高周波電源ＧＥによる高周波電力供給処理等の各種処理を統括する制御装置４０が設けられている。例えば制御装置４０は、以下の装置に電気的に接続されて各種信号を送受信する。
・制御装置４０は、排気装置１２に接続されて、減圧処理を開始するための開始制御信号や、減圧処理を終了するための終了制御信号を出力する。
・制御装置４０は、圧力検出装置ＶＧ及びガス供給装置１３に接続されて、圧力検出装置ＶＧの出力信号を受信し、真空槽１１の内部圧力を所定圧力にするための流量制御信号をガス供給装置１３に供給する。
・制御装置４０は、基板回転装置１５に接続されて、回転処理を開始するための開始制御信号や回転処理を終了するための終了制御信号を出力する。
・制御装置４０は、シャッタ回転装置３２に接続されて、各開口部をそれぞれのターゲットに対向させる回転制御信号を出力する。
・制御装置４０は、高周波電源ＧＥに接続されて、各ターゲットに高周波電力を供給するための電力供給開始制御信号や各ターゲットへの高周波電力の供給を停止するための電力供給停止制御信号を出力する。
【００５３】
スパッタ装置１０において成膜処理が開始されると、制御装置４０からの指令により排気装置１２が真空槽１１の内部圧力を所定圧力にまで減圧する。その後、図示しない基板搬送装置により真空槽１１内に基板Ｓが搬入される。基板Ｓが基板ステージ１４に保持されると、制御装置４０は、シャッタ回転装置３２を駆動してシャッタ３１の各開口部３１Ｈと各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの被スパッタ面とを対向させる。そして、制御装置４０は、基板回転装置１５を駆動して基板回転軸線ＡＲＴを中心に基板Ｓを回転させる。
【００５４】
基板Ｓの回転が開始されると、制御装置４０は、ガス供給装置１３から所定流量の希ガスを真空槽１１に供給し、該真空槽１１の内部圧力を所定圧力に調整する。その後、制御装置４０は、各高周波電源ＧＥから高周波電力を各ターゲットに供給して、被スパッタ面のスパッタを開始する。
【００５５】
［放出角度分布］
次に、図２を参照して、ターゲットＴの被スパッタ面が希ガスであるアルゴンによってスパッタされたときに、被スパッタ面の任意の点から放出されるスパッタ粒子の放出角度と放出頻度との関係（放出角度分布）について説明する。図２（ａ）は、絶縁物であるＭｇＯを主成分とするターゲットＴがスパッタされたときの放出角度分布の数値計算の結果を示している。他方、図２（ｂ）は、金属材料であるアルミニウムを構成材料とするターゲットＴがスパッタされたときの放出角度分布の数値計算の結果を示している。なお、ＭｇＯ及びアルミニウム各々の放出角度分布は、所定条件下にて成膜処理を実施したときのターゲットＴのスパッタされる形状であるエロージョン形状に基づき、ＤＳＭＣ法（Direct Simulation Monte Carlo ）を用いてシミュレーションを実施することにより得られる。図２（ａ）及び図２（ｂ）共に、放出角度θｅ毎の放出頻度をベクトル量で示している。グラフの原点がターゲットの被スパッタ面におけるスパッタガス粒子の衝突点である。縦軸はターゲット法線Ｌｔと平行な方向を示し、横軸はターゲット法線Ｌｔと垂直な方向を示している。
【００５６】
図２（ａ）に示されるように、ＭｇＯを主成分とするターゲットＴでは、被スパッタ面においてスパッタガス粒子が衝突した点から、約２０°〜３０°の範囲の放出角度θｅで放出されるスパッタ粒子が多い。特に、約２５°の放出角度θｅで放出されるスパッタ粒子が最も多くなる。一方、この放出角度θｅの範囲よりも小さいあるいは大きい放出角度θｅではスパッタ粒子の放出頻度が小さくなる。これに対して、図２（ｂ）に示されるように、アルミニウムを主成分とするターゲットＴでは、約８５°〜９５°の放出角度θｅで放出されるスパッタ粒子が多く、特に約９０°の放出角度θｅで放出されるスパッタ粒子が最も多くなる。一方、この放出角度θｅの範囲よりも小さいあるいは大きい放出角度θｅでは、スパッタ粒子の放出頻度が小さくなる。
【００５７】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、ターゲットＴの被スパッタ面から放出されるスパッタ粒子の放出頻度は、放出角度θｅに応じた偏りを有するものである。しかも、こうした偏りは、ターゲットを形成する材料毎に異なるものである。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す放出角度θｅは、スパッタガスとしてアルゴンガスを用いた際に見られるものである。つまり、他のスパッタガス、例えばヘリウムガスやキセノンガス等を用いた場合には、ターゲットの形成材料が同一であっても、異なる放出角度分布を示す。これは、スパッタされる粒子である例えばＭｇ原子、Ｏ原子、あるいはＭｇＯ分子と、スパッタする粒子である例えばアルゴンイオン、ヘリウムイオン、キセノンイオンとの質量比に、放出角度分布が依存するためである。
【００５８】
［ターゲットの配置］
次に、図３を参照して、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの配置と、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣから放出されたスパッタ粒子が被成膜面に到達する頻度とについて説明する。図３は、第１ターゲットＴＡの被スパッタ面ＴＡｓの中心点（基準点Ｔｃ）から放出されたスパッタ粒子ＳＰの放出角度及び入射角度と、該スパッタ粒子ＳＰが被成膜面Ｓｓに到達するまでの過程とを模式的に示している。なお、図３においては、第１ターゲットＴＡ及び第２ターゲットＴＢの配置と、第１ターゲットＴＡ及び第２ターゲットＴＢの各々から放出されるスパッタ粒子ＳＰが被成膜面Ｓｓに到達するまでの過程とを例示している。ちなみに、図３に例示されるスパッタ粒子ＳＰの到達過程は、第１ターゲットＴＡと第２ターゲットＴＢとの間に限らず、第１ターゲットＴＡと第３ターゲットＴＣとの間においても、あるいは第２ターゲットＴＢと第３ターゲットＴＣとの間においても成り立つものである。つまり図３に示されるスパッタ粒子間の相互作用は、スパッタ装置１０に搭載されるターゲットの個数によらず、複数のターゲットのうちの任意の２つのターゲットの間で成り立つものである。
【００５９】
まず、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの配置について以下に説明する。上述のように、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣは、被スパッタ面に対するターゲット法線Ｌｔと、基板Ｓの被成膜面Ｓｓに対する法線Ｌｓとがチルト角θをなすようにスパッタ装置１０に配設される。以下、チルト角θを説明するために、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの被スパッタ面の基準点Ｔｃから放出されるスパッタ粒子ＳＰの放出角度と、スパッタ粒子ＳＰが基板Ｓの被成膜面Ｓｓに入射するときの入射角度とを以下のように定義する。放出角度及び入射角度の定義は、ターゲット毎に同様に定義されるものであるため、以下では第１ターゲットＴＡに関する放出角度及び入射角度の定義を示す。
・基板Ｓの外周縁において被スパッタ面ＴＡｓに最も近い最近接点Ｐｅ１と被スパッタ面ＴＡｓの基準点Ｔｃとを結ぶ直線と、被スパッタ面ＴＡｓのターゲット法線Ｌｔとがなす角度を最近接放出角度θｅｎとする。
・基板Ｓの中心点Ｐｃと被スパッタ面ＴＡｓの基準点Ｔｃとを結ぶ直線と、被スパッタ面ＴＡｓのターゲット法線Ｌｔとがなす角度を中心放出角度θｅｃとする。
・基板Ｓの外周縁において被スパッタ面ＴＡｓから最も遠い最遠方点Ｐｅ２と被スパッタ面ＴＡｓの基準点Ｔｃとを結ぶ直線と、被スパッタ面ＴＡｓのターゲット法線Ｌｔとがなす角度を最遠方放出角度θｅｆとする。
・基板Ｓの最近接点Ｐｅ１と被スパッタ面ＴＡｓの基準点Ｔｃとを結ぶ直線と、最近接点Ｐｅ１を通る被成膜面Ｓｓの法線Ｌｅ１とがなす角度を最近接入射角度θｉｎとする。
・基板Ｓの中心点Ｐｃと被スパッタ面ＴＡｓの基準点Ｔｃとを結ぶ直線と、基板Ｓの中心点Ｐｃを通る被成膜面Ｓｓの法線Ｌｃとがなす角度を中心入射角度θｉｃとする。
・基板Ｓの最遠方点Ｐｅ２と被スパッタ面ＴＡｓの基準点Ｔｃとを結ぶ直線と、最遠方点Ｐｅ２を通る被成膜面Ｓｓの法線Ｌｅ２とがなす角度を最遠方入射角度θｉｆとする。
【００６０】
本実施の形態では、３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの各々の最近接入射角度θｉｎが他のターゲットの最遠方入射角度θｉｆよりも小さくなるように、３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣのチルト角θが規定される。また、被成膜面Ｓｓの法線方向における第１ターゲットＴＡ（基準点Ｔｃ）と被成膜面Ｓｓとの距離をターゲット高さＨとし、被成膜面Ｓｓの中心点Ｐｃと上記最近接点Ｐｅ１との距離を基板Ｓの半径とする。これらターゲット高さＨ、基板Ｓの半径、及び上記放出角度分布に基づいて、スパッタ粒子ＳＰが最近接放出角度θｅｎで相対的に高い放出頻度で放出されるように、３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣのチルト角θが規定されている。なお、図３においては、第１ターゲットＴＡ及び第２ターゲットＴＢのチルト角θが互いに同一であるものとする。
【００６１】
例えば、第１ターゲットＴＡの被スパッタ面ＴＡｓがＭｇＯからなる場合、先の図２（ａ）に示されるように、最も放出頻度が高くなる放出角度を境界として２０°〜２５°あるいは２５°〜３０°の範囲の最近接放出角度θｅｎでスパッタ粒子が放出されるように第１ターゲットＴＡの配設位置が規定される。他方、第１ターゲットＴＡの被スパッタ面ＴＡｓがアルミニウムからなる場合、先の図２（ｂ）に示されるように、相対的に放出頻度が高くなる８５°〜９５°の範囲の最近接放出角度θｅｎでスパッタ粒子が放出されるように第１ターゲットＴＡの配設位置が規定される。そして３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの各々の最近接入射角度θｉｎが他のターゲットの最遠方入射角度θｉｆよりも小さくなるように、３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣのチルト角θが同一もしくは近い値に規定される。なお、本実施の形態では、ターゲットのスパッタガスとして、アルゴンガスが用いられている。つまり、ターゲットの被スパッタ面は、アルゴンガスから生成されたプラズマ中のアルゴンイオンによってスパッタされる。
【００６２】
ここで、単一のターゲット、仮に上記第１ターゲットＴＡのみを用いて成膜する場合、基板Ｓの周縁上の点に堆積するスパッタ粒子ＳＰは、被スパッタ面ＴＡｓの基準点Ｔｃから基板Ｓの周縁上の点までの距離に応じて下記の（Ａ）（Ｂ）のような入射角度を有する。そのため、基板Ｓが１回転することによって、はじめて基板Ｓの周縁上の全体にわたり（Ａ）及び（Ｂ）のスパッタ粒子ＳＰが堆積する。
（Ａ）第１ターゲットＴＡから近い基板上の点、例えば最近接点Ｐｅ１に入射角度の小さいスパッタ粒子ＳＰが堆積する。
（Ｂ）第１ターゲットＴＡから遠い基板上の点、例えば最遠方点Ｐｅ２に入射角度の大きいスパッタ粒子が堆積する。
【００６３】
一方、基板Ｓの回転周期の途中で成膜が終了する場合には、基板Ｓの最終周回において、上記（Ａ）のスパッタ粒子ＳＰが堆積しない部分、又は上記（Ｂ）のスパッタ粒子ＳＰの堆積しない部分が基板Ｓの周縁上に存在してしまう。その結果、スパッタ粒子ＳＰの配置の規則性、ひいてはスパッタ粒子ＳＰの堆積によって形成される薄膜の配向性が基板Ｓの周縁内で失われることになる。
【００６４】
また、単一のターゲット、仮に上記第１ターゲットＴＡのみを用いて成膜する場合、基板の中心点Ｐｃに堆積するスパッタ粒子ＳＰの入射方向において基板Ｓの周方向の成分が基板Ｓの回転角度に応じて異なる。そのため、基板Ｓの周縁上におけるスパッタ粒子ＳＰの入射角度と比較すればばらつきが小さいものの、基板Ｓの中心点Ｐｃにおけるスパッタ粒子の入射角度も、基板Ｓが１回転することによって、はじめて同一の入射角度となる。その結果、スパッタ粒子ＳＰの配置の規則性、ひいてはスパッタ粒子ＳＰの堆積によって形成される薄膜の配向性が基板Ｓの中心点Ｐｃの付近でも失われることになる。
【００６５】
この点、第一の実施の形態では、各ターゲットの最近接入射角度θｉｎが他のターゲットの最遠方入射角度θｉｆよりも小さくなるように配置された３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣが同時にスパッタされる。このため、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣに近い基板Ｓの周縁上の３カ所に対し入射角度の小さいスパッタ粒子が同時に堆積する。また、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣから遠い基板Ｓの周縁上の３カ所に対し入射角度の大きいスパッタ粒子ＳＰが同時に堆積する。そして基板Ｓが１回転する前に、基板Ｓの周縁上の全体にわたり、上記（Ａ）のスパッタ粒子ＳＰと上記（Ｂ）のスパッタ粒子ＳＰとが堆積する。それゆえに、回転周期の途中で成膜が終了する場合であっても、上記（Ａ）のスパッタ粒子ＳＰが堆積しない部分、又は上記（Ｂ）のスパッタ粒子ＳＰの堆積しない部分が、３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣを使用することによって、縮小される。その結果、所望の配向性を上記（Ａ）のスパッタ粒子ＳＰによって得る場合であれ、所望の配向性を上記（Ｂ）のスパッタ粒子ＳＰによって得る場合であれ、基板Ｓの周縁上の薄膜に対する配向性を高めるとともに、配向性の均一性を高めることが可能である。しかも、基板Ｓの周方向に３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣが配置されるため、基板Ｓが１回転する途中でも、基板Ｓの中心点Ｔｃの付近では、基板Ｓの周方向の角度成分が同一もしくはほとんど同一となる入射方向でスパッタ粒子ＳＰが到達する。その結果、基板Ｓの中心点Ｔｃの付近における配向性の強度を高めることも可能である。
【００６６】
また３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣが基板Ｓの周方向に等配されていることから、同一の入射角度を有するスパッタ粒子ＳＰが基板Ｓの周縁上に等間隔で到達するようになる。そのため、基板Ｓの周縁上の薄膜における配向性の偏りを、より軽減させることが可能であり、ひいては配向性の面内均一性を、より高めることが可能となる。
【００６７】
［スパッタ粒子の到達過程］
次に、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣから放出されたスパッタ粒子ＳＰが基板Ｓの被成膜面Ｓｓに到達するまでの過程について以下に説明する。なお、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣから放出されたスパッタ粒子ＳＰが被成膜面Ｓｓに到達するまでの過程は、ターゲット毎に同様である。そのため以下では、第１ターゲットＴＡから放出されたスパッタ粒子ＳＰと第２ターゲットＴＢから放出されたスパッタ粒子との相互作用を例示して、第１ターゲットＴＡから放出されたスパッタ粒子ＳＰが被成膜面Ｓｓに到達するまでの過程を説明する。
【００６８】
第１ターゲットＴＡにおいては、被スパッタ面ＴＡｓの基準点Ｔｃから最近接点Ｐｅ１、中心点Ｐｃ、及び最遠方点Ｐｅ２の各々までの距離が、以下の関係を満たしている。
（基準点Ｔｃと最遠方点Ｐｅ２との距離）＞（基準点Ｔｃと中心点Ｐｃとの距離）＞（基準点Ｔｃと最近接点Ｐｅ１との距離）
他方、第２ターゲットＴＢの基準点Ｔｃから最近接点Ｐｅ１、中心点Ｐｃ、及び最遠方点Ｐｅ２の各々までの距離は、以下の関係を満たしている。
（基準点Ｔｃと最近接点Ｐｅ１との距離）＞（基準点Ｔｃと中心点Ｐｃとの距離）＞（基準点Ｔｃと最遠方点Ｐｅ２との距離）
ここで、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣが同時にスパッタされると、最近接点Ｐｅ１には、第１ターゲットＴＡから最近接放出角度θｅｎで放出されたスパッタ粒子ＳＰが最近接入射角度θｉｎで到達する。加えて、第２ターゲットＴＢから最遠方放出角度θｅｆで放出されたスパッタ粒子ＳＰが最遠方入射角度θｉｆで到達する。この際、第１ターゲットＴＡから放出されたスパッタ粒子ＳＰは、最近接点Ｐｅ１に到達するまでに、下記（Ｃ１）（Ｃ２）の粒子と衝突して散乱され、その一部が最近接点Ｐｅ１に到達しなくなる。
（Ｃ１）スパッタ粒子ＳＰを放出させるためのアルゴン粒子。
（Ｃ２）第２ターゲットＴＢから最遠方放出角度θｅｆで放出されたスパッタ粒子ＳＰ。
【００６９】
他方、第２ターゲットＴＢから放出されたスパッタ粒子ＳＰは、最近接点Ｐｅ１に到達するまでに、下記（Ｃ３）〜（Ｃ５）の粒子と衝突して散乱され、その一部が最近接点Ｐｅ１に到達しなくなる。
（Ｃ３）スパッタ粒子ＳＰを放出させるためのアルゴン粒子。
（Ｃ４）第１ターゲットＴＡから最遠方放出角度θｅｆで放出されたスパッタ粒子ＳＰ。
（Ｃ５）第１ターゲットＴＡから最近接放出角度θｅｎで放出されたスパッタ粒子ＳＰ。
【００７０】
その結果、最遠方入射角度θｉｆで到達するスパッタ粒子ＳＰは、最近接入射角度θｉｎで到達するスパッタ粒子ＳＰと比較して、多くの種類の粒子と衝突することになる。しかも、最遠方入射角度θｉｆで到達するスパッタ粒子ＳＰは、被成膜面Ｓｓに到達するまでの距離が長いため、上述のような衝突によってさらに散乱されやすくなる。そのため、最近接入射角度θｉｎで到達するスパッタ粒子ＳＰは、最遠方入射角度θｉｆで到達するスパッタ粒子ＳＰと比較して被成膜面Ｓｓに堆積しやすくなる。つまり最近接点Ｐｅ１においては、入射角度の小さいスパッタ粒子が、入射角度の大きいスパッタ粒子と比較して被成膜面Ｓｓに堆積しやすくなる。
【００７１】
また、最遠方点Ｐｅ２においては、第１ターゲットＴＡから最遠方放出角度θｅｆで放出されたスパッタ粒子ＳＰが最遠方入射角度θｉｆで到達するとともに、第２ターゲットＴＢから最近接放出角度θｅｎで放出されたスパッタ粒子ＳＰが最近接入射角度θｉｎで到達する。つまり最遠方点Ｐｅ２においても、上述した最近接点Ｐｅ１と同様の理由から、最近接入射角度θｉｎのスパッタ粒子ＳＰが堆積しやすくなる。つまり、最遠方点Ｐｅ２においても、入射角度の小さいスパッタ粒子は、入射角度の大きいスパッタ粒子と比較して被成膜面Ｓｓに堆積しやすくなる。
【００７２】
そして本実施の形態では、相対的に高い放出頻度で放出されるスパッタ粒子ＳＰが最近接放出角度θｅｎで放出されるように、３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣのチルト角θが規定されている。このため、相対的に高い放出頻度で放出されたスパッタ粒子ＳＰが最近接入射角度θｉｎで到達するようになる。こうした構成であれば、小さい入射角度を有したスパッタ粒子ＳＰを、より多く基板Ｓの外周縁上に到達させることが可能になる。その結果、小さい入射角度で到達したスパッタ粒子ＳＰの占める割合が基板周縁上の堆積物において成膜期間の全体を通して高くなる。よって、基板周縁上の薄膜における配向性がより高くなる。また、被成膜面Ｓｓの任意の点で成膜期間の全体にわたり入射角度の均一化が図られるため、被成膜面Ｓｓ上の薄膜における配向性の面内均一性をさらに向上させることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、放出頻度の高い放出角度で放出されたスパッタ粒子ＳＰが被成膜面Ｓｓの広範囲に到達するようにチルト角θが規定される。こうした構成であれば、被成膜面Ｓｓにおける膜厚の面内均一性を高めることが可能にもなる。
【００７４】
［実施例１］
次に、上記スパッタ装置１０を用いた実施例について以下に説明する。該スパッタ装置１０を用いた以下の条件での成膜処理によって実施例１のＭｇＯ膜を得た。そして実施例１のＭｇＯ膜に対し、基板Ｓの面内における各点について、（００１）配向を示すＭｇＯ（２００）ピーク（２θ＝４９．７°）の強度をＸ線回折法によって計測した。また、チルト角θが２２°に設定された１つのＭｇＯターゲットを備えるスパッタ装置を用い、成膜圧力を１０ｍＰａ、１９ｍＰａ、８２ｍＰａ、１５７ｍＰａに変更するとともに、その他の条件を実施例１と同じにして比較例１のＭｇＯ膜を得た。そして実施例１と同じく、（００１）配向を示すＭｇＯ（２００）ピークの強度をＸ線回折法によって計測した。
・成膜カソード数：３
・基板Ｓ：シリコン基板（直径：８インチ）
・ターゲット：ＭｇＯターゲット（直径：５インチ）
・ターゲット高さＨ：１９０ｍｍ
・法線Ｌｃの方向から見た基準点Ｔｃと中心点Ｐｃとの距離Ｗ：１７５ｍｍ
・基板温度：室温
・スパッタガス：Ａｒ
・チルト角θ：２２°
・成膜圧力：１９ｍＰａ、８２ｍＰａ、３０６ｍＰａ
図４は、実施例１における各成膜圧力（８２ｍＰａ、３０６ｍＰａ）で成膜したＭｇＯ膜のＭｇＯ（２００）ピークの強度を基板Ｓの中心点Ｐｃからの距離毎に相対的に示すグラフである。なお、低圧（８２ｍＰａ）条件で成膜したＭｇＯ膜の基板中心におけるピーク強度を１．０としている。図５は、比較例１における各成膜圧力（１０ｍＰａ、８２ｍＰａ、１５７ｍＰａ）で成膜したＭｇＯ膜のＭｇＯ（２００）ピークの強度を基板Ｓの中心点Ｐｃからの距離毎に相対的に示すグラフである。なお、比較例１においては、低圧（１０ｍＰａ）条件で成膜したＭｇＯ膜の基板中心におけるピーク強度を１．０としている。
【００７５】
図４に示されるように、基板Ｓの全体にわたり、低圧（８２ｍＰａ）条件で成膜したＭｇＯ膜のピーク強度が、高圧（３０６ｍＰａ）条件で成膜したＭｇＯ膜のピーク強度よりも高い。一方、図５に示されるように、基板Ｓの全体にわたり、低圧（１０ｍＰａ）条件で成膜したＭｇＯ膜のピーク強度が、高圧（１５７ｍＰａ）条件で成膜したＭｇＯ膜よりも高い。そして、実施例１及び比較例１のいずれにおいても、成膜圧力が高くなるほど、ＭｇＯ（２００）ピークの強度が低くなる一方で、該ピークの強度の分布の均一性が悪くなる傾向が認められた。言い換えれば、成膜圧力が低くなるほど、ＭｇＯ（２００）ピークの強度が高くなるとともに、該ピークの強度の分布が均一になる傾向が認められた。
【００７６】
ここで、実施例１における成膜圧力が８２ｍＰａでのＭｇＯ膜のピーク強度分布をＰＤ１とし、比較例１における成膜圧力が同じく８２ｍＰａでのＭｇＯ膜のピーク強度分布をＰＤ２とし、これらピーク強度分布ＰＤ１における基板面内の均一性と、ピーク強度分布ＰＤ２における基板面内の均一性とを比較する。なお、上記ピーク強度分布ＰＤ１，ＰＤ２の各々における面内均一性は、以下の計算方法（Ｍａｘ／Ｍｉｎ法）にて行う。すなわち、ピーク強度分布ＰＤ（ＰＤ１、ＰＤ２）は、ピーク強度の最大値をＭａｘとし、ピーク強度の最小値をＭｉｎとして、ＰＤ＝（（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）／（Ｍａｘ＋Ｍｉｎ））×１００（％）で表すことができ、ＰＤの値の絶対値が小さいほど、ピーク強度分布が良好であることを示す。
【００７７】
実施例１におけるピーク強度の最大値Ｍａｘ１は、基板中心からの距離が０ｍｍのときで１であり、最小値Ｍｉｎ１は、基板中心からの距離８０ｍｍのときで０．６０２９（％）である。したがって、ピーク強度分布ＰＤ１は、（（１．０−０．６０２９）／（１．０＋０．６０２９））×１００＝２４．７７（％）である。比較例１におけるピーク強度の最大値Ｍａｘ２は、基板中心からの距離が０ｍｍのときで０．６３６４であるとともに、最小値Ｍｉｎ２は、基板中心からの距離８０ｍｍのときで０．２２８６（％）である。したがって、ピーク強度分布ＰＤ２は、（（０．６３６４−０．２２８６）／（０．６３６４＋０．２２８６））×１００＝４７．１４（％）である。以上により、実施例１におけるピーク強度分布が、比較例１におけるピーク強度分布よりも良好であることがわかった。
【００７８】
図６は、１９ｍＰａの成膜圧力で得た実施例１におけるＭｇＯ膜を有する基板ＳのＭＲ比、及び１４ｍＰａの成膜圧力で得た比較例１におけるＭｇＯ膜を有する基板ＳのＭＲ比を、それぞれ基板Ｓの中心点からの距離毎に相対的に示すグラフである。なお、基板Ｓの中心点Ｐｃにおける各々のＭＲ比を１．０として規格化している。
【００７９】
以下、上記Ｍａｘ／Ｍｉｎ法を用いて実施例１及び比較例１のＭＲ比の強度分布（ＭＤ）を算出する。実施例１におけるＭＲ比の最大値は、基板中心からの距離が６５ｍｍのときの１．１６５であり、同ＭＲ比の最小値は、基板中心からの距離が５ｍｍのときの１．０である。したがって、実施例１のＭＲ比強度分布ＭＤ１は、（（１．１６５−１．０）／（１．１６５＋１．０））×１００＝７．６２１（％）である。他方、比較例１におけるＭＲ比の最大値は、基板中心からの距離が５ｍｍのときの１．０であり、最小値は、基板中心からの距離が９０ｍｍのときの０．７１９１である。したがって、比較例１のＭＲ比強度分布ＭＤ２は、（（１．０−０．７１９１）／（１．０＋０．７１９１））×１００＝１６．３３（％）である。以上により、ほぼ同一の成膜圧力にて形成したＭｇＯ膜を有する実施例１と比較例１とでは、実施例１におけるＭＲ比強度分布ＭＤ１が、比較例１におけるＭＲ比強度分布ＭＤ２よりも良好であることがわかった。
【００８０】
（第二の実施の形態）
以下、本発明のスパッタ装置を具現化した第二の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００８１】
第二の実施の形態に係るスパッタ装置は、第一の実施の形態に係るスパッタ装置１０が有するターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣのチルト角θを特に限定したものであって、その他の構成については該スパッタ装置１０と同一の構成である。すなわち、第二の実施の形態に係るスパッタ装置のチルト角θは、次式（１）で表される範囲に設定されている。
【００８２】
―５０°＋φ＜θ＜−３５°＋φ  …式（１）
上式（１）において、角度φは、次式、
φ＝arctan(Ｗ／Ｈ)
で表される。ここで、Ｗは、基板Ｓの被成膜面の中心点ＰｃからターゲットＴの被スパッタ面の中心点（基準点Ｔｃ）までの水平方向の距離を表し、Ｈは、基板Ｓの被成膜面の中心点Ｐｃから被スパッタ面の中心点（基準点Ｔｃ）までの垂直方向の距離、すなわちターゲット高さを表す。なお、上記角度φは、被成膜面の中心点Ｐｃと被スパッタ面の中心点（基準点Ｔｃ）とを通る直線と被成膜面の中心点Ｐｃを通る法線（即ち基板法線Ｌｓ）とが成す角度であり、９０°未満の値である。
【００８３】
図２にて説明したように、ＭｇＯを主成分とするターゲットでは、被スパッタ面においてスパッタガスの粒子が衝突した点から、約２０°〜３０°の放出角度θｅで放出されるスパッタ粒子が多く、特に２５°近傍の放出角度θｅで放出されるスパッタ粒子が最も多くなる。またスパッタ粒子が多く放出される放出角度θｅの付近は、単位放出角度あたりにおける放出頻度のばらつきが相対的に小さい範囲でもある。上述した構成であれば、スパッタ粒子の放出量が最大となる放出角度θｅが基板Ｓの被成膜面に向くような角度にチルト角θが設定されるため、被成膜面の全体にわたりスパッタ粒子を安定して供給すること、ひいてはＭｇＯ膜の膜厚の均一性を向上させることができる。
【００８４】
［実施例２］
次に、上記スパッタ装置を用いた実施例について以下に説明する。該スパッタ装置を用いた以下の条件での成膜処理によって実施例２のＭｇＯ膜を得た。そして実施例２によって形成されたＭｇＯ膜の面内における任意の複数の点について膜厚を測定し、その分布を算出した。
・成膜カソード数：３
・基板Ｓ：シリコン基板（直径：８インチ）
・ターゲット：ＭｇＯターゲット（直径：５インチ）
・ターゲット高さＨ：２１０ｍｍ
・法線Ｌｃの方向から見た基準点Ｔｃと中心点Ｐｃとの距離Ｗ：１９０ｍｍ
・基板温度：室温
・スパッタガス：Ａｒ
・角度φ：４２．１３°
・チルト角：−７．８７°＜θ＜７．１３°
・成膜圧力：２０ｍＰａ
［実施例３］
ターゲット高さＨ、距離Ｗ、角度φ、及びチルト角θを以下の条件に変更するとともに、その他の条件を実施例１と同じにして実施例３のＭｇＯ膜を得た。そして実施例３によって形成されたＭｇＯ膜の面内における任意の複数の点について膜厚を測定し、その分布を算出した。また実施例１と同じく、（００１）配向を示すＭｇＯ（２００）ピークの強度をＸ線回折法によって計測した。
・ターゲット高さＨ：２３０ｍｍ
・法線Ｌｃの方向から見た基準点Ｔｃと中心点Ｐｃとの距離Ｗ：１９０ｍｍ
・角度φ：３９．５６°
・チルト角θ：−１０．４４＜θ＜４．５６
・成膜圧力：２０ｍＰａ
また実施例２のチルト角θのみを上記式（１）の範囲に含まれない角度である、−７．８７°＞θ、７．１３°＜θに変更して比較例３のＭｇＯ膜を得た。また実施例３のチルト角θのみを上記式（１）の範囲に含まれない角度である、−１０．４４＞θ、４．５６＜θに変更して比較例３のＭｇＯ膜を得た。そして比較例２及び比較例３によって形成されたＭｇＯ膜の面内における任意の複数の点について膜厚を測定し、その分布を算出した。また比較例１と同じく、（００１）配向を示すＭｇＯ（２００）ピークの強度をＸ線回折法によって計測した。
【００８５】
以下、上記実施例２及び比較例２における各チルト角θで成膜したＭｇＯ膜の膜厚分布を図７に示すとともに、実施例３及び比較例３における各チルト角θで成膜したＭｇＯ膜の膜厚分布を図８に示す。
【００８６】
図７、図８に示されるように、チルト角θを上記式（１）で規定される角度として成膜したＭｇＯ膜の膜厚分布の値よりも、同チルト角θを式（１）で規定される角度の範囲外として成膜したＭｇＯ膜の膜厚分布の値が大きくなる。すなわち、上記式（１）で規定されるチルト角θとなるターゲットを備えるスパッタ装置によれば、ＭｇＯ膜の膜厚分布を良好にすることが可能である。
【００８７】
また、図７に記載の実施例２及び図８に記載の実施例３によるように、３つのターゲットの各々のチルト角θを同一とするとともに、種々のチルト角θにてＭｇＯ膜を形成したところ、チルト角θが−５０＋φ＜θ＜−３５＋φの範囲において、±１％以下を含む良好な膜厚均一性が認められた。加えて、同チルト角θの範囲で形成したＭｇＯ膜においては、上記配向性の相対ピーク強度における基板Ｓの面内分布が実施例１と比較して±１０％〜±１５％以下に改善されることが認められた。
【００８８】
ここで、同一の配向性を有したＭｇＯ粒子が積層されることによってＭｇＯ膜が形成された場合であっても、該ＭｇＯ膜の面内において厚さにばらつきがあると、相対的に膜厚が厚い部分においては上記相対ピーク強度が高くなる一方、相対的に膜厚が薄い部分においては相対ピーク強度が低くなる。それゆえに、上述したようにＭｇＯ膜の膜厚分布それ自体が向上することによって、配向性を向上することが可能にもなる。つまり、本実施の形態のスパッタ装置によれば、良好な配向性を有するＭｇＯ膜を成膜することが可能にもなる。
【００８９】
なお、第二の実施の形態に係るスパッタ装置は、３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣを有するスパッタ装置である。ただし、上記第一の実施形態にて説明したように、ターゲットの個数はＭｇＯ膜の配向性に大きく寄与するものである。従って、膜厚分布を向上させることが特に必要とされる場合、あるいは膜厚分布の向上に伴う配向性の向上によって配向強度が確保される場合には、上式（１）の関係を満たすように設けられた１つのターゲットを有するスパッタ装置として具現化することもできる。
【００９０】
以上説明したように、上記各実施の形態に係るスパッタ装置によれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。
【００９１】
（１）上記各実施の形態では、基板Ｓの周方向に３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣが、各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの最近接入射角度θｉｎが他の２つのターゲットの最遠方入射角度θｉｆよりも小さくなるように配置される。これにより、各ターゲットに近い基板Ｓの周縁上の部分に対し入射角度の小さいスパッタ粒子が同時に堆積し、且つ、各ターゲットから遠い基板Ｓの周縁上の部分に対し入射角度の大きいスパッタ粒子が同時に堆積する。そのため基板Ｓが１回転する途中であっても、基板Ｓの周縁上の全体にわたり、入射角度の小さいスパッタ粒子、又は入射角度の大きいスパッタ粒子が堆積する。それゆえに、回転周期の途中で成膜が終了する場合であっても、入射角度の小さいスパッタ粒子が堆積しない部分の面積、及び入射角度の大きいスパッタ粒子の堆積しない部分の面積を、３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの使用によって縮小することが可能である。その結果、所望の配向性を入射角度の小さいスパッタ粒子によって得る場合であれ、所望の配向性を入射角度の小さいスパッタ粒子によって得る場合であれ、基板Ｓの周縁上における配向性の強度を高めることが可能である。
【００９２】
（２）基板Ｓの周方向に複数のターゲットが配置されるため、基板Ｓが１回転する途中であっても、基板Ｓの中心点付近に到達するスパッタ粒子の入射角度のうち基板Ｓの周方向に沿う角度成分が、複数のターゲットの使用によって均一化される。その結果、基板Ｓの中心点付近における配向性の強度を高めることも可能である。
【００９３】
（３）上記第二の実施の形態では、３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣを、チルト角θを−５０＋φ＜θ＜−３５＋φを満たす角度となるように配設するようにした。これにより、酸化マグネシウム膜における配向性のピーク強度を高めることが可能であるとともに、膜厚の分布において均一化が図れるようになる。
【００９４】
（４）成膜処理時には、真空槽の内部の圧力を、１０ｍＰａ以上且つ１３０ｍＰａ以下とするようにした。これにより、成膜圧力が１０ｍＰａ以上且つ１３０ｍＰａ以下であるため、酸化マグネシウム膜における配向性の分布の均一化が、より高い配向強度の下で図ることができるようになる。
【００９５】
（５）基板Ｓの被成膜面Ｓｓに対する法線ＬｓとターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣの被スパッタ面に対するターゲット法線Ｌｔとのなす角度であるチルト角θが各ターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣにおいて互いに同一とした。これにより、成膜処理の開始時、あるいは成膜処理の終了時に、基板Ｓの周方向に配置された３つのターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣによって同じ配向性が得られることとなる。それゆえに、配向性の面内均一性をより高めることが可能となる。
【００９６】
（６）複数のターゲットＴＡ，ＴＢ，ＴＣが基板Ｓ周縁上に等間隔で配置されるようにした。これにより、同一の入射角度を有するスパッタ粒子ＳＰが基板Ｓ周縁上に等間隔で到達するようになる。そのため、基板Ｓの周縁における配向性の偏りを、より軽減させることが可能であり、ひいては配向性の面内均一性をより高めることが可能となる。
【００９７】
なお、上記各実施の形態は、以下のように適宜変更して実施することも可能である。
【００９８】
・基板Ｓの周方向に配置される２以上のターゲットの各々の最近接入射角度が他のターゲットの最遠方入射角度よりも小さくなる構成であれば、２以上のターゲットが基板Ｓの周方向に等配されていなくともよい。この構成であっても、上記（１）〜（５）に準じた効果を得ることが可能である。具体例については８インチ基板に対する膜厚分布及び配向性の改善について述べたが、これ以上のサイズの基板についても同様の議論が成り立つ。
【００９９】
・チルト角θは厳密に同一でなくともよく、複数あるターゲットの各々から放出されるスパッタ粒子ＳＰの最近接入射角度θｉｎが、その他のターゲットの最遠方入射角度θｉｆより小さくなるチルト角θであればよい。
【０１００】
・成膜処理時の圧力は１０ｍＰａ以上且つ１３０ｍＰａ以下以外の範囲であってもよく、最近接入射角度θｉｎのスパッタ粒子ＳＰが散乱され難く、最遠方入射角度θｉｆのスパッタ粒子ＳＰが散乱されやすい圧力範囲であればよい。
【０１０１】
・基板Ｓの直径、ターゲットの直径、ターゲット高さＨ、及び距離Ｗは実施例に記載のものに限らない。基板の周方向に配置される２以上のターゲットの各々の最近接入射角度が他のターゲットの最遠方入射角度よりも小さくなる構成であれば、上記チルト角θの関係式である式（１）を満たす範囲で他の任意の条件に変更可能である。
【０１０２】
・スパッタガスは希ガスに限らず、酸素等を希ガスに混合した混合ガス用いるようにしてもよい。また酸化マグネシウムターゲット（ＭｇＯ）でなくマグネシウムターゲット（Ｍｇ）を利用して前記混合ガスを用い基板に酸化マグネシウムの（００１）配向膜を形成してもよい。この場合、マグネシウムターゲットの表面が前記混合ガス（酸素）によって酸化され、表面が酸化マグネシウムとなっており、ＭｇＯターゲットと同様の放出角度となるためである。即ち、この場合のマグネシウムターゲットは、その表面は実質的にＭｇＯターゲットとしてスパッタされる。
【０１０３】
・配向性のピーク強度を面内にて均一化する上では、２以上のターゲットが基板Ｓの周方向に配置される構成であれば、ターゲットの個数は任意の数でよい。また上右記ＭｇＯからなるターゲットが複数備えられていれば、該ターゲットと異なる構成材料からなる他のターゲットが設けられる構成であってもよい。例えばＭｇＯからなる２以上のターゲットに加えて、１つのＭｇからなるターゲットが設けられる構成であってもよい。この構成であれば、ＭｇＯ膜の下地層としてＭｇ膜を形成した後に、真空槽から基板を搬出させることなく、該Ｍｇ膜上にＭｇＯ膜を形成することが可能である。
【０１０４】
・配向性のピーク強度を面内において均一化する上では、チルト角θは−５０＋φ＜θ＜−３５＋φの範囲に含まれる角度でなくともよい。要は、複数あるターゲットの各々から放出されるスパッタ粒子ＳＰの最近接入射角度θｉｎが、その他のターゲットの最遠方入射角度θｉｆより小さくなるチルト角θであればよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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